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Wer sich in seinem Beruf als Software Engineer weiterentwickeln möchte, muss Systemdesign verstehen. Es ist eine gute Idee, mit dem Studium des Systemdesigns zu beginnen, auch wenn Sie gerade erst mit dem Programmieren beginnen.
Sie werden zu Beginn Ihrer Karriere umfassend auf Ihre Programmierfähigkeiten getestet. In diesem Beitrag werden wir uns die Konzepte des Systemdesigns ansehen, warum Sie es studieren sollten, die Hauptaufgaben, die während des Systemdesignprozesses ausgeführt werden, was eine Systemdesignstrategie ist und vieles mehr.
Lass uns anfangen.
Was ist Systemdesign?
Der Prozess der Definition der Aspekte eines Systems, wie seiner Architektur, Module und Komponenten, sowie ihrer verschiedenen Schnittstellen und der Daten, die durch es fließen, wird als Systemdesign bezeichnet.
Es wurde entwickelt, um die besonderen Ziele und Anforderungen eines Unternehmens oder einer Organisation zu erfüllen, indem es ein logisches und effizientes System schafft. Die richtigen Designideen und -ansätze liefern den Fahrplan für die Bewältigung von Programmkomplexität und Skalierbarkeit.
Systemdesign-Strategen und erfahrene Software-Ingenieure wurden mit der Aufgabe betraut, diese Pla zu erstellenn mit geeigneter Führung.
Es geht mehr um Systemanalyse, Architekturmuster, APIs, Entwurfsmuster und deren Zusammenfügen als um Codierung. Da Ihre Anwendung die architektonische Last tragen kann, kann ein angemessenes Design Ihres Systems für die Anforderungen Ihrer Anwendung unnötige Ausgaben und Wartungsarbeiten vermeiden und Ihren Endbenutzern ein besseres Erlebnis bieten.
Was sind die beiden grundlegenden Strategien des Systemdesigns?
Die beste Systemdesignstrategie wird immer durch die Anforderungen des Systems bestimmt. Gute Systemtaktiken ändern sich je nachdem, ob Sie mit bestehenden Systemen arbeiten oder ganz von vorne anfangen.
Abgesehen von der Hybridmethode, die im Wesentlichen die beiden Taktiken beinhaltet, gibt es zwei Hauptstrategien für das Systemdesign. Werfen wir einen Blick auf diese beiden Systemdesignansätze.
1. Bottom-up-Strategie
Die Subsysteme und Komponenten der untersten Ebene (sogar Subkomponenten) werden zuerst in dieser Systementwurfstechnik entworfen. Übergeordnete Teilsysteme und größere Komponenten können dann einfacher und effizienter entwickelt werden, wenn diese Komponenten vorher entworfen werden. Dies spart Zeit bei der Aufklärung und Fehlersuche.
Der Vorgang des Kombinierens von Komponenten niedrigerer Ebene zu größeren Sätzen wird wiederholt, bis das gesamte System aus einer einzigen Komponente besteht. Dieser Ansatz macht auch generische Lösungen und Low-Level-Implementierungen besser wiederverwendbar. Wenn ein hoher Abstraktionsgrad erwartet wird, ist diese Methode ideal.
Da diese Methode jedoch nicht in die Problemstruktur integriert ist, lassen sich damit nur schwer qualitativ hochwertige Lösungen entwickeln. Durch den hohen Abstraktionsgrad können auch überflüssige Funktionen am effektivsten genutzt werden.
2. Top-down-Strategie
Dieser Designstil priorisiert die Aufteilung des Systems in Subsysteme und Komponenten. Anstatt wie bei der Bottom-up-Technik von unten nach oben zu konstruieren, konzeptualisiert die Top-down-Strategie zunächst das gesamte System, bevor es in Teilsysteme zerlegt wird.
Diese Subsysteme werden dann erstellt und in kleinere Subsysteme und Komponentensätze unterteilt, die die Anforderungen des größeren Systems erfüllen. Anstatt diese Subsysteme als separate Dinge zu behandeln, behandelt diese Methode das gesamte System als ein einziges Objekt.
Die Subsysteme werden bei der endgültigen Konzeption des Systems als eigenständige Einheiten betrachtet und nach ihren Merkmalen getrennt. Die Komponenten werden dann in einem hierarchischen Rahmen organisiert, bis die unterste Ebene des Systems entworfen ist. Diese Methode ist wohldefiniert und ermutigt nicht zur Abstraktion.
Die Top-Down-Technik ist typisch für eine sehr hohe Qualität, da der Designprozess Subsysteme und Komponenten so definiert, wie sie zum System passen, was zu einem hocheffizienten, reaktionsschnellen und effektiven System führt.
Andererseits sind die Lösungen nicht generisch und können nicht breit eingesetzt werden. Diese Systeme haben auch komplexere Konstruktionen und sind schwieriger zu warten.
Hybride Designtechniken hingegen kombinieren die hochwertigen Eigenschaften der Top-Down-Methode mit der Wiederverwendbarkeit und den gut organisierten Strukturen der Bottom-Up-Methode. Infolgedessen sind die meisten Systeme die erfolgreichste Systemdesigntechnik.
Was sind die verschiedenen Teilbereiche des Systemdesigns?
Die Teilmengen des Systemdesigns sind wie folgt:
1. Logisches Design
Es ist eine Abstraktion des Datenflusses, der Eingaben und Ausgaben des Systems. Es beschreibt die Quellen, Ziele, Datenspeicher und Datenflüsse in einer Weise, die den Anforderungen des Benutzers entspricht. Das logische Design eines Systems wird mit einem Detailgrad erstellt, der virtuell erklärt, wie Informationen in das System ein- und aus ihm herausfließen. Das ER und die Datenflussdiagramme werden verwendet.
2. Physisches Design
Das physische Design ist mit den realen Input- und Output-Prozessen des Systems verknüpft. Die Hauptziele des physischen Designs bestehen darin, zu steuern, wie Daten überprüft, verarbeitet und als Folge davon angezeigt werden. Es konzentriert sich hauptsächlich auf das Design der Benutzeroberfläche, das Prozessdesign und das Datendesign.
3. Architektonisches Design
Es wird auch als hohes Designniveau bezeichnet, da es das Design der Systemarchitektur betont. Es diskutiert die Natur und die Ursprünge des Systems.
4. Detailliertes Design
Es basiert auf Architectural Design und betont das Wachstum jedes Fachs.
Was sind die wichtigsten Aufgaben, die während des Systemdesignprozesses ausgeführt werden?
1. Erstellen Sie die Designdefinition
- Planen und identifizieren Sie die Technologien, die zum Erstellen und Implementieren der Komponenten und physischen Schnittstellen des Systems verwendet werden.
- Bestimmen Sie, welche Technologien und Systemkomponenten während der Betriebsphase des Systems veraltet sein oder sich weiterentwickeln könnten. Treffen Sie Vorbereitungen für ihren eventuellen Ersatz.
- Dokumentieren Sie den Entwurfsdefinitionsansatz, einschließlich aller unterstützenden Systeme, Güter oder Dienstleistungen, die zur Vervollständigung des Entwurfs erforderlich sind.
2. Designattribute bestimmen
- Definieren Sie die Designkriterien, die sich auf die architektonischen Merkmale beziehen, und stellen Sie sicher, dass sie umsetzbar sind.
- Definieren Sie alle Schnittstellen, die während der Systemarchitekturphase nicht eingerichtet wurden oder die definiert werden müssen, wenn die Designdetails detaillierter werden.
- Definieren und notieren Sie die Designattribute jedes Systemelements.
3. Berücksichtigen Sie Ihre Möglichkeiten, Komponenten zu erhalten
- Untersuchen Sie Ihre Designalternativen.
- Wählen Sie die besten Optionen.
- Wenn entschieden wird, das Systemelement zu entwickeln, werden die restlichen Designdefinitions- und Implementierungsprozesse eingesetzt. Wenn ein Systemelement gekauft oder wiederverwendet werden soll, kann die Beschaffungsmethode verwendet werden, um es zu erhalten.
4. Organisieren Sie das Design
- Erfassen und verfolgen Sie die Gründe hinter jeder Design- und Architekturentscheidung.
- Bewerten und behalten Sie die Kontrolle über den Fortschritt der Designattribute.
Warum sollten Sie Systemdesign lernen?
Es gab mehrere Durchbrüche in großem Maßstab Web Applikationen während der vorangegangenen zwei Jahrzehnte. Diese Innovationen haben unsere Sicht auf die Softwareentwicklung verändert.
Facebook, Instagram und Twitter sind neben anderen Apps und Diensten, die wir täglich nutzen, allesamt skalierbare Systeme. Da diese Systeme von Milliarden von Menschen auf der ganzen Welt gleichzeitig genutzt werden, müssen sie für die Bewältigung enormer Verkehrs- und Datenmengen ausgelegt sein. Hier kommt das Systemdesign ins Spiel.
Sie müssen Systemdesign-Ideen verstehen und diese als Software-Ingenieur anwenden. Das Erlernen des Systemdesigns zu Beginn Ihrer Karriere kann Ihnen dabei helfen, Schwierigkeiten beim Softwaredesign mit mehr Selbstvertrauen zu begegnen und Designideen in Ihrer täglichen Arbeit anzuwenden.
Das Systemdesign wird zu einem größeren Element Ihres Vorstellungsprozesses, wenn Sie in Ihrer Karriere vorankommen und mit Vorstellungsgesprächen für höherrangige Rollen beginnen. Daher ist das Systemdesign unabhängig von Ihrem Qualifikationsniveau wichtig.
Vorteile des Systemdesigns
- Es beschleunigt das Verfahren.
- Es senkt den Designpreis.
- Ungereimtheiten werden beseitigt.
- Es hat mehrere Ressourcen.
- Es macht das Leben des Kunden leichter und einfacher.
Zusammenfassung
Dies hat den Vorteil, dass die Unternehmensqualität verbessert und gleichzeitig die Rentabilität gesteigert wird.
Ein funktionierendes System sorgt für eine optimale Qualitätskontrolle sowie geringere Herstellungskosten durch Produkt- und Datenverarbeitung. Es ist eine Anforderung in jeder Branche oder jedem Bereich.
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